Publications
Original research
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Flexible adjustment of oxytocin neuron activity in mouse dams revealed by microendoscopy.
Yaguchi K*, Miyamichi K#, Tasaka G*.
Science Advances, Vol 10, Issue 50 2024. DOI: 10.1126/sciadv.adt155
この研究では内視顕微鏡を用いて授乳中や養育行動中の母マウスにおいて室傍核オキシトシン神経細胞の活動を一細胞レベルで可視化しました。授乳期の進展や卒乳に伴って、個々のオキシトシン神経細胞がダイナミックに制御されることを示し、自由行動下、リアルタイム、一細胞レベルの神経内分泌学を切り開きました。
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Parallel Labeled-Line Organization of Sympathetic Outflow for Selective Organ Regulation in Mice.
Harima Y#, Tsurutani M, Yamada S, Uchida S, Inada K, Hagihara M, Irie S, Shigeta M, Abe T, Inoue YU, Inoue T, Miyamichi K#.
Nature Communications , 15: 10478 2024. DOI: 10.1038/s41467-024-54928-1
この研究では、マウスの下部胸髄の交感神経に着目し、担当臓器ごとにそれぞれ別々の神経細胞が存在することを示しました。具体的にはCartpt陽性の交感神経は腹腔神経節に投射し、活性化されると腸管のぜん動運動を抑制するのに対し、Oxtr陽性の交感神経は副腎髄質に投射し、活性化されると雄特異的に血糖値を上昇させました。この結果に基づき、臓器ごとに精緻な制御を可能とする交感神経の専用配線の存在を提唱しました。。
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Selective vulnerability of parvocellular oxytocin neurons in social dysfunction.
Tsurutani M, Goto T, Hagihara M, Irie S, Miyamichi K#. Nat Commun.15: 8661 2024. doi: 10.1038/s41467-024-53092-w .
この研究では、胎児期の環境因子による社会性不調の背景に、視床下部室傍核における小細胞性オキシトシン神経細胞のトランスクリプトームレベルの脆弱性があることを見出しました。さらに、新生期や思春期に一過的にオキシトシン神経細胞を活性化するだけで異常な遺伝子発現の一部を長期的に改善し、社会性の回復が生じることも明らかにしました。本成果は、社会性の発達障害モデルを一細胞RNAseqにより遺伝子発現の観点から理解する嚆矢となります。
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- Dynamics of pulsatile activities of arcuate kisspeptin neurons in aging female mice.
Goto T#, Hagihara M, Miyamichi K#. eLife 18, e82533, 2023. doi: 10.7554/eLife.82533
この研究では、卵巣機能をつかさどるキスペプチン神経細胞群の活動を捉え、生殖適齢期から閉経に至る雌マウスの神経細胞の集団活動を1年間にわたって記録することに成功しました。この方法によって、生殖適齢期において性周期が一周する間にキスペプチン神経細胞の活動がダイナミックに変動することを示しました。さらに、生殖適齢期から閉経時にかけてキスペプチン神経細胞の活動の強度は減少する傾向にありましたが、頻度は変化せずに維持されていることが分かりました。
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- Dynamic modulation of pulsatile activities of oxytocin neurons in lactating wild-type mice.
Yaguchi K, Hagihara M, Konno A, Hirai H, Yukinaga H, Miyamichi K. PLoS One 18, e0285589, 2023. doi: 10.1371/journal.pone.0285589
この研究では、授乳の鍵となるオキシトシン神経細胞の活動を野生型の母マウスにおいて簡便に可視化する実験系を開発しました。これを用いて、短期間の断乳後の授乳時にオキシトシン神経細胞の活動頻度が高まることや、仔マウスの成長に伴いオキシトシン神経細胞の活動パターンが変化することなど、授乳期間を通したオキシトシン神経細胞の活動動態を初めて詳細に記録しました。
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- The importance of oxytocin neurons in the supraoptic nucleus for breastfeeding in mice.
Hagihara M*, Miyamichi K#, Inada K*#. PLoS One 18, e0283152, 2023. doi: 10.1371/journal.pone.0283152
この研究では、私たちが以前に作出したオキシトシン遺伝子のコンディショナルノックアウトマウスの系を用いて、雌マウスの母性機能を再評価しました。室傍核と視索上核の双方からオキシトシン遺伝子を欠損させても母親マウスの出産や養育行動には強い表現型はありませんでした。また室傍核からオキシトシン遺伝子を欠損させても授乳に影響はありませんでしたが、視索上核からオキシトシン遺伝子を欠損させると授乳障害が見られました。本研究から、雌マウスのオキシトシンは出産や育児そのものには不可欠でないこと、視索上核のオキシトシンが射乳反射に必須であることが分かりました。
- Oxytocin signaling in the posterior hypothalamus prevents hyperphagic obesity in mice.
Inada K#, Tsujimoto K, Yoshida M, Nishimori K, Miyamichi K#. eLife 11, e75718, 2022. doi: 10.7554/eLife.75718
オキシトシン遺伝子の成獣期・室傍核特異的なコンディショナルノックアウトマウスが過食性肥満を呈することを見出し、その下流において弓状核のオキシトシン受容体が機能することを示しました。全身性のノックアウトマウスで見られなかった表現型をコンディショナルノックアウトマウスの系で見出し、オキシトシンが食べ過ぎを防ぐ神経回路の一端を明らかにしました。
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- Recording and manipulation of the maternal oxytocin neural activities in mice.
Yukinaga H, Hagihara M, Tsujimoto K, Chiang H-L, Kato S, Kobayashi K, Miyamichi K. Current Biology 32, 3821-3829.e6, 2022. doi: 10.1016/j.cub.2022.06.083
遺伝学ツールの発達したマウスを用いて、出産や授乳時のオキシトシン神経細胞の活動を詳細に記録することに初めて成功しました。また、オキシトシン神経細胞への入力神経マップを作製し、これを基に特定の神経細胞を活性化することで、母体におけるオキシトシンの脈動を人為的に操作できることを示しました。この成果は、授乳を可能とする神経回路メカニズムを研究する基盤となります。
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- Plasticity of Neural Connections Underlying Oxytocin-mediated Parental Behaviors of Male Mice.
Inada K#, Hagihara M, Tsujimoto K, Abe T, Konno A, Hirai H, Kiyonari H, Miyamichi K#. Neuron 110, 2009-2023.e5, 2022. doi: 10.1016/j.neuron.2022.03.033
父親マウスの示す養育行動に視床下部室傍核のオキシトシン神経細胞が必須の役割を果たすことを見つけました。さらに、交尾未経験の雄が父親になる過程で、外側視床下部の興奮性神経細胞からオキシトシン神経細胞への神経接続が強化され、オキシトシンが分泌されやすい状況が作られることを示しました。
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Review articles
- Neural basis for behavioral plasticity during the parental life-stage transition in mice.
Miyamichi K#. Frontiers in Neural Circuits 17, 1340497, 2024. doi: 10.3389/fncir.2023.1340497
- Association between parental behaviors and structural plasticity in the brain of male rodents.
Inada K#, Miyamichi K#. Neuroscience Research 196, 1-10 2023. doi: 10.1016/j.neures.2023.06.007
父性養育行動と脳の構造的可塑性についての総説です。
稲田画伯によるカバーイメージです。
日本神経科学学会誌で紹介されました
Before 2017 (Selected)
- Sexual rejection via a vomeronasal receptor-triggered limbic circuit.
Osakada T*, Ishii KK*, Mori H*, Eguchi R, Ferrero DM, Yoshihara Y, Liberles SD, Miyamichi K*#, Touhara K#. Nat Comm 9, 4463, 2018. doi: 10.1038/s41467-018-07003-5.
2-3週齢のマウスが涙液に分泌する幼若フェロモンESP22によって雌マウスの性行動が抑制されることを発見し、この作用に必要な単一のフェロモン受容体V2Rp4を同定しました。さらにこの作用に必要・十分なニューロンを分界条床核（BNST)において同定し、BNSTから視床下部腹内側核（VMH）の腹外部への抑制性投射が雌の性受け入れ行動を顕著に抑制する機能を持つことを見出しました。先に同定したESP1による性行動促進の神経回路と比較してみると、異なるフェロモンが異なる受容体を経て異なる辺縁系の神経回路を駆動することで全く正反対の効果を発揮することが明らかになりました。
- A Labeled-Line Neural Circuit for Pheromone-Mediated Sexual Behaviors in Mice.
Ishii KK*, Osakada T*, Mori H, Miyasaka N, Yoshihara Y, Miyamichi K*#, Touhara K#. Neuron 95, 123-137, 2017
雄フェロモンESP1によって雌マウスの性行動が促進されるのに必要・十分なニューロンを視床下部において発見しました。またフェロモンと天敵の因子が古典的な脳領域レベルでは同じ領域を活性化させているが、一細胞レベルで見ると異なるニューロン集団の活性化を介して異なる行動を引き起こすことを示しました。
大学院生の大木望さんによって描かれたこの絵は、嗅覚インプットから特異的な行動アウトプットが表出されるための「専用回線」の様子を表しています。赤色は性フェロモンによって性行動が促進されるライン、青色は天敵の因子によって逃避行動が促進されるラインを表しています。（©大木望 禁無断転載）
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- Viral-genetic tracing of the input-output organization of a central noradrenaline circuit.
Schwarz LA*, Miyamichi K*, Gao XJ, Beier KT, Weissbourd B, DeLoach KE, Ren J, Ibanes S, Malenka RC, Kremer EJ, Luo L. Nature 524, 88-92, 2015
脳における情報処理のしくみを理解するうえで重要な神経回路の入力と出力の関係を解析できる汎用的な手法としてTRIO法を開発した論文です。これを用いて運動野第5層の錐体細胞において特異的な情報伝達経路を発見し、さらに、創薬の標的として重要性の高い青班核ノルアドレナリン系の入力と出力の関係を解析しました。TRIO法は複雑な脳において特異的に情報を処理する神経回路の構造を探索するのに有用であり、ドーパミンニューロンなど多くの領域に応用されています。
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- Presynaptic Partners of Dorsal Raphe Serotonergic and GABAergic Neurons.
Weissbourd BC, Ren J, DeLoach KE, Guenthner CJ, Miyamichi K¶, Luo L¶. Neuron 83, 1-18, 2014
Rabiesトランスシナプス標識法を用いて縫線核のセロトニンニューロンとGABAニューロンに対するインプットマップを全脳レベルで比較しました。これら二種類のニューロンはよく似た領域からインプットを受けているが、詳しくみると定量的な違いがあることが分かりました。
- Dissecting Local Circuits: Parvalbumin Interneurons Underlie Broad Feedback Control of Olfactory Bulb Output.
Miyamichi K*, Shlomai-Fuchs Y*, Shu M, Weissbourd BC, Luo L, Mizrahi A. Neuron 80, 1232-45, 2013
Rabiesトランスシナプス標識法を改良し、局所的な神経回路をノイズなくマップできるようにしました。これを用いて嗅球の僧房細胞に対するインプットマップを作製し、パルアルブミン陽性ニューロンとの間の稠密な相互接続を発見、その構造的特徴と匂い応答性を明らかにしました。イスラエルのAdi Mizrahi博士との共同研究です。
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- Permanent Genetic Access to Transiently Active Neurons Using Targeted Recombination in Active Populations (TRAP)
Guenthner CJ, Miyamichi K, Yang HH, Heller HC, Luo L. Neuron 78, 773-784, 2013
神経活動を“トラップ”する遺伝学的手法の開発論文です。
- Extensions of MADM (mosaic analysis with double markers) in mice.
Tasic B*, Miyamichi K*, Hippenmeyer S*, Dani VS, Zeng H, Joo W, Zong H, Chen-Tsai Y, Luo L. PLoS One. 7, e33332. 2012
マウスにおけるモザイク解析法MADMの拡張に関する技術論文です。
- Cortical representations of olfactory input by trans-synaptic tracing.
Miyamichi K, Amat F, Moussavi F, Wang C, Wickersham I, Wall NR, Taniguchi H, Tasic B, Huang ZJ, He Z, Callaway EM, Horowitz MA, Luo L.Nature 472, 191-196, 2011
嗅球に展開されている「匂い地図」は嗅覚中枢ではどのように表現されているのだろうか？という長年の問題に対して、マウスの遺伝学とRabiesトランスシナプス標識法を組み合わせて解析した論文です。嗅覚皮質に存在する個々のニューロンは広い範囲の嗅球糸球体から情報を受け取るものの、その入力分布には皮質ごとに違いがあることが分かりました。In vivoにおけるRabiesトランスシナプス標識の先駆けとなる仕事の一つです。
Stanfordニュースで紹介されました 、
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Google Citation上の記録で250引用を突破しました
- A neuronal identity code for the odorant receptor-specific and activity-dependent axon sorting.
Serizawa S*, Miyamichi K*, Takeuchi H*, Yamagishi Y, Suzuki M, Sakano H. Cell 127, 1057-1069, 2006
- Continuous and overlapping expression domains of odorant receptor genes in the olfactory epithelium determine the dorsal/ventral positioning of glomeruli in the olfactory bulb.
Miyamichi K*, Serizawa S*, Kimura H, Sakano H. Journal of Neuroscience 25, 3586-3592, 2005
- Negative feedback regulation ensures the one receptor-one olfactory neuron rule in mouse.
Serizawa S*, Miyamichi K*, Nakatani H, Suzuki M, Saito M, Yoshihara Y, Sakano H. Science 302, 2088-94, 2003
Collaborative Contributions
- Cortical parvalbumin neurons are responsible for homeostatic sleep rebound through CaMKII activation
Kon K, Ode KL, Mano T, Fujishima H, Takahashi RR, Tone D, Shimizu C, Shiono S, Yada S, Matsuzawa K, Yoshida SY, Yoshida Garçon J, Kaneko M, Shinohara Y, Yamada RG, Shi S, Miyamichi K., Sumiyama K, Kiyonari H, Susaki EA, Ueda HR.Nat Commun. 15:6054 , 2024
- Distinct phosphorylation states of mammalian CaMKIIβ control the induction and maintenance of sleep
Tone D., Ode K. L., Zhang Q., Fujishima H., Yamada R. G., Nagashima Y., Matsumoto K., Wen Z., Yoshida S. Y., Mitani T. T., Arisato Y., Ohno R., Ukai-Tadenuma M., Yoshida Garçon J., Kaneko M., Shi S., Ukai H., Miyamichi K., Okada T., Sumiyama K., Kiyonari H., Ueda H. R. PLoS Biology 20(10), e3001813, 2022
- A single vomeronasal receptor promotes intermale aggression through dedicated hypothalamic neurons
Itakura T., Murata K., Miyamichi K., Ishii K. K., Yoshihara Y., and Touhara K. Neuron 110(15), 2455-2469, 2022
- Hemoglobin in the blood acts as a chemosensory signal via the mouse vomeronasal system
Osakada T., Abe T., Itakura T., Mori H., Ishii K. K., Eguchi R., Murata K., Saito K., Haga-Yamanaka S., Kimoto H, Yoshihara Y., Miyamichi K., and Touhara K. Nature Communications 13(1), 556, 2022
- CUBIC-Cloud provides an integrative computational framework toward community-driven whole-mouse-brain mapping
Mano T., Murata K., Kon K., Shimizu C., Ono H., Shi S., Yamada RG., Miyamichi K., Susaki EA., Touhara K., and Ueda HR. Cell Reports Methods 10.1016/j.crmeth.2021.100038 2021
- Calcitonin receptor signaling in the medial preoptic area enables risk-taking maternal care
Yoshihara C., Tokita K., Maruyama T., Kaneko M., Tsuneoka T., Fukumitsu K., Miyazawa E., Shinozuka K., Huang A.J. , McHugh T.J., Tanaka M, Itohara S., Touhara K., Miyamichi K., and Kuroda K.O. Cell Reports 10.1016/j.celrep.2021.109204, 2021
- Amygdalohippocampal area neurons that project to the preoptic area mediate infant-firected attack in male mice
Sato K, Hamasaki Y, Fukui K, Ito K, Miyamichi K, Minami M, Amano T. Journal of Neuro 40, 3981, 2020
- Versatile whole-organ/body staining and imaging based on electrolyte-gel properties of biological tissues
Susaki EA, Shimizu C, Kono A, Tainaka K, Li X, Nishi K, Morishima K, Ono H, Ode KL, Saeki Y, Miyamichi K, Isa K, Yokoyama C, Kitaura H. Ikemura M, Ushiku T, Shimizu Y, Saito T, Saido TC, Fukayama M, Onoe H, Touhara K, Isa T, Kakita A, Shibayama M, Ueda HR. Nat Comm 11, 1982, 2020
- GABAergic neurons in the olfactory cortex projecting to the lateral hypothalamus in mice
Murata K, Kinoshita T, Fukazawa Y, Kobayashi K, Kobayashi K, Miyamichi K, Okuno H, Bito H, Sakurai Y, Yamaguchi M, Mori K, Manabe H. Sci Rep 9, 7132, 2019
- Functional circuit architecture underlying parental behaviour
Kohl J, Babayan BM, Rubinstein ND, Autry AE, Marin-Rodriguez B, Kapoor V, Miyamichi K, Zweifel LS, Luo L, Uchida N, Dulac C. Nature 556, 326-331, 2018
- Identification of an Intra- and Inter-specific Tear Protein Signal in Rodents
Tsunoda M, Miyamichi K, Eguchi R, Sakuma Y, Yoshihara Y, Kikusui T, Kuwahara M, Touhara K. Curr Biol 28, 1213-1223, 2018
- Cell type-specific long-range connections of basal forebrain circuit
Do JP, Xu M, Lee SH, Chang WC, Zhang S, Chung S, Yung TJ, Fan JL, Miyamichi K, Luo L, Dan Y. eLife 5:e13214, 2016
- Circuit Architecture of VTA Dopamine Neurons Revealed by Systematic Input-Output Mapping.
Beier KT, Steinberg EE, DeLoach KE, Xie S, Miyamichi K, Schwarz L, Gao XJ, Kremer EJ, Malenka RC, Luo L. Cell 162, 622-34, 2015
- Functional transformations of odor inputs in the mouse olfactory bulb.
Adam Y, Livneh Y, Miyamichi K, Groysman M, Luo L, Mizrahi A. Front Neural Circuits 8, 129, 2014
- Developmental Sculpting of Intracortical Circuits by MHC Class I H2-Db and H2-Kb.
Adelson JD, Sapp RW, Brott BK, Lee H, Miyamichi K, Luo L, Cheng S, Djurisic M, Shatz CJ. Cereb Cortex Epub ahead of print, 2014
- Long-range and local circuits for top-down modulation of visual cortex processing.
Zhang S, Xu M, Kamigaki T, Hoang Do JP, Chang WC, Jenvay S, Miyamichi K, Luo L, Dan Y. Science 345, 660-5, 2014
- Characterization of long descending premotor propriospinal neurons in the spinal cord.
Ni Y, Nawabi H, Liu X, Yang L, Miyamichi K, Tedeschi A, Xu B, Wall NR, Callaway EM, He Z. Journal of Neuroscience 34, 9404-9417, 2014
- Anterograde or retrograde transynaptic labeling of CNS neurons with vesicular stomatitis virus vectors.
Beier K, Saunders A, Oldenburg IA, Miyamichi K, Akhtar N, Luo L, Whelan S, Sabatini BL, Cepko C. Proceedings of the National Academy of Sciences of the U.S.A. 108, 15414-15419, 2011
- Genetic mosaic dissection of Lis1 and Ndel1 in neuronal migration.
Hippenmeyer S, Youn YH, Moon HM, Miyamichi K, Zong H, Wynshaw-Boris A, Luo L. Neuron 68, 695-709, 2010
- A global double-fluorescent Cre reporter mouse.
Muzumdar MD, Tasic B, Miyamichi K, Li L, Luo L. Genesis 45, 593-605, 2007
Book
- Miyamichi K & Schwarz LA
Connectivity and Circuit Architecture Using Transsynaptic Tracing in Vertebrates Chapter 4 of "Decoding Neural Circuit Structure and Function: Cellular Dissection Using Genetic Model Organisms” Edited by Aruzu Celik & Mathias F. Wernet
Springer 2017
http://www.springer.com/in/book/9783319573625
Rabiesトランスシナプス標識法を中心に、マウスにおける神経回路の遺伝学的な可視化法について総説を書きました。
Reviews/Commentaries
- Functional Dissection of Olfactory Neuronal Circuits by Genetic and Viral Technology.
Miyamichi K. 実験医学No.532, 2905-2911, 2014 (in Japanese)
- Visualizing Olfactory Circuits
Miyamichi K. 現代化学 No.522, 2014 (in Japanese)
- Frontier in neuronal circuits underlying olfactory processing in the brain
Miyamichi K, Touhara K日本医師会雑誌, 124巻12号, 2607-26011, 2014 (in Japanese)
- Trans-synaptic tracing and its application to the olfactory system
Miyamichi K. 生体の科学, 64号, 24-28, 2013 (in Japanese)
- Brain wiring by presorting axons.
Miyamichi K, Luo L. Science 325, 544-5, 2009
- Negative feedback regulation ensures the one neuron-one receptor rule in the mouse olfactory system.
Serizawa S, Miyamichi K, Sakano H. Chemical Senses 30, i99-100, 2005
- One neuron-one receptor rule in the mouse olfactory system.
Serizawa S, Miyamichi K, Sakano H. Trends in Genetics 20, 648-53, 2004
Contributions to Book
